JPH01143931A - 複屈折ファイバーのモード複屈折率測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、複屈折ファイバーにおいて、偏波を保持する
２つのモード間のモード複屈折率を、可視から近赤外（
０，４μｍ〜２．０μｍ）にわたる任愈の波長に対して
測定可能とする、複屈折ファイバーのモード複屈折率測
定方法および装置に関するものである。

「従来の技術とその問題点」 複屈折ファイバーにおいて、偏波を保持する２つのモー
ド間の屈折率差を高精度に測定する方法として、被測定
用ファイバーに局所的に強磁場を印加する、いわゆる磁
気法がある（文献１）参照）。

文献ｌ） Ｊ　、　Ｎ　ｏｄａｓ他、ｒＤ　１ｓｐｅｒｓｉｏｎ　
　ｏｒ　　Ｖ　ｅｒｄｅｔＣｏｎｓｔａｎｔ　ｉｎ　　
Ｓｔｒｅｓｓ−Ｂｉｒｅｒｒｉｎｇｅｎｔ　５ｉｌｉｃ
ａＦｉｂｒｅＪ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｌｃｔｔ、　
ｖｏｌ、　２０．　ｐｐ、　９０６−９０８．１９８４ この測定方法を説明する。ファイバーに印加された磁場
によるファラデイ効果のため、２つのモード間の結合が
生じる。ここで、モード結合係数をｒ１光波長をλ、ｘ
、ｙ各モードの伝搬定数をβＸ。

βｙとすれば、励起モード、結合モードの電界成分は、
それぞれ次式で表わされる。

Ｅ　Ｘ−Ａ　ｏｅＸｐｊ（ωｏｔ−βｘｉ、）　　・・
・・・・（１）Ｅ　Ｙ＝ｒ’　Ａ　ｏ１３ＸＩ）Ｊ（ω
ｏＬ−βｘ（Ｌ−Ｚ）−βｙＺ）・・・・・・　　（２
） ここで、Ｚはファイバー出射端から磁場印加点までの距
離、しはファイバー全長を示す。両モードの干渉強度Ｉ
は、上記（り式と（２）式との和を二乗することにより
得られ、次のようになる。

Ｔ　＝　ｃｏｎｓｔ＋　ｒ’　ｌ　Ａ　ｏ　ｌ　”ｃｏ
ｓ（２ｒｔ　（βＸ−βｙ）Ｚ）＝　ｃｏｎｓＬ＋　ｒ
　ｌ　Ａ　ｏ　ｌ　”ｃｏｓ（２ｘ　Ｂ（λ）Ｚ／λ）
・・・・・・（３） ここで、Ｂ（λ）は波長λにおけるモード複屈折率であ
り、両モードの伝搬定数βＸ、βＹとは、βＸ−βＹ＝
２πＢ（λ）／λ・・・・・・（３ａ）の関係にある。

（３）式において、磁場印加点をファイバー長手方向に
移動させると２（３）式はλ、／Ｂ（λ）の周期で変化
するため、この周期よりモード複屈折率Ｂを測定できる
。

しかしながら、ファラデイ効果によるモード結合１ｒは
非常に小さいことから２（３）式のＡＣ成分（第２項）
を精度よく検出するためには、光源としてパワーの強い
レーザーを使用せざるを得す、白色光を分光した微弱な
狭帯域光では、ＳＮ比の問題より磁気法を適用すること
は不可能である。

これまでに開発された長波長帯レーザー発振波長は、主
にｌ　、０６　μｔａ、１．１５μｍ、１．３μｍ。

１．５μｍであり、当磁気法では、これら離散的な波長
に対するモード複屈折率しか測定できなかった。

一方、任意波長に対するモード複屈折率を測定する方法
として波長掃引法が提案されている（文献２）参照）。

文献２） Ｓ　、　Ｒａｓｈｌｅｉｇｈ、“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
　Ｄ　ｏｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｒｂｉｒｅｒｒｉｎｇｅ
ｎｃｅ　ｉｎ　ｈｉｇｈｌｙ　ｂｉｒｃｒｒｉｎｇｅｎ
ｔ　ｆｉｂｅｒｓ”ＯｐＬ、　Ｌ　ｅｔｔ、ｖｏｌ、　
７、＋９８２　ｐｐ、　２９４−２９６第７図に、波長
掃引法による構成図を示す。

図において、ｌは白色光源、２は集光レンズ、３はアパ
ーチャー、４はコリメートレンズ、５は偏光子、６と８
は対物レンズ、７は被測定用複屈折ファイバー、９は検
光子、１０は集光レンズ、１１は回折格子を用いた分光
器、１２は光検出器、！３はレコーダである。

白色光源ｌ上り点光源をつくるために、集光レンズ２で
、白色光を直径１０μｍのアパーチャー３に通し、その
出射光をコリメートレンズ４で平行光線とする。偏光子
５は、被測定用複屈折ファイバー７の入射端において、
偏波を保持する２つのモードを、同じパワーで励起すべ
く、モードの主軸に対して４５°方向に設定しである。

検光子９においても同様に、ファイバー７の出射端にお
けるモードの主軸に対して４５°方向に設定しである。

ファイバー７からの出射光は、対物レンズ８により平行
光線となって、検光子９を通過した後、集光レンズｌＯ
により分光器１１に入射し、分光された光は、光検出器
１２で受光され、レコーダ１３に８己録される。

波長λの光が、複屈折ファイバー７内の両モードを伝搬
したときの、ファイバー出射端における電界Ｅｘ、　Ｅ
ｙは次式で表わされる。

Ｅ　ｘ（ｔ）＝　Ａ　ｏ（λ）ｅｘｐｊ（ωａｔ−βＸ
（λ）Ｌ）・・・・・・　　（４） Ｅ　ｙ（ｔ）＝　Ａ　ｏ（λ）ｅｘｐｊ（ωａｔ−βｙ
（λ）Ｌ）・・・・・・　　（５） ここで、ω。＝２πＣ／λである。従って、検光子９を
通過した後の両モード合波光の電界は、Ｅ　（ｔ） ＝（ＡＯ（λ）／　２　””）（ｅｘｐ（−ｊβＸ（λ
）Ｌ）＋　ａｘｐ（−ｊβｙ（λ）Ｌ　））ｅｘｐｊｃ
ｃ＋　ａｔ・・・・・・　（６） で表わされる、従って、分光Ａ　Ｉ　１によって分光さ
れた波長λの光強度Ｉ（λ）は、上記（３ａ）式の関係
を用いて、 ２（λ）＝　ｌ　Ｅ（Ｌ）ｌ　” ＝Ｇ（λ）（１＋　ｃｏｓ（２ｔｒ　Ｉ３　（λ）Ｌ／
λ））・・・・・・　（７） となる。ここで、Ｇ（λ）は、ファイバー７に入射した
光のパワースペクトルを示す。

上記（７）式より、分光された光強度Ｉ（λ）は、位相 φ（λ）＝２πＢ（λ）Ｌ／λ・・・・・・（７ａ）で
周期的に変化することが分かる。このため、先に示した
磁気法により、特定の波長λ。でのモード複屈折率Ｂ（
λ０）を測定しておけば、波長λ０における位相φ（λ
０）ミ２πＢ（λ０）Ｌ／λ。が求まり、これにより（
７）式中のＣＯ８に入ってくる不確定な因子２πｎが定
まる。よって、各分光データ２（λ）より、任意の波長
λに対する位相も求めることができ、その結果、Ｂ（λ
）も求まる。

ここで、位相φ（λ）が波長に対してどの程度変化する
かを概算する。例えば、λ。；０．４μｌでＢ（λｏ）
＝５Ｘ１０−’、λｏ＝２．０μｍ″ｌ？Ｂ（λ０）−
３Ｘ１（Ｉ’であったとすれば、これらの値を上記（７
ａ）式に代入することにより、ファイバー長Ｌ−１００
ｃｍｌ二対して、波長域０．４〜２．０μｍの範囲内で
、位相は、２５００πより３００πまで、２２００π変
化する。

従って、光強度２（λ）の−周期あたりの平均的な波長
間隔は、 ２π（２，０−０，４）／２２００π舛１５となり、１
５人程度となる。よって２（７）式を用いて、位相の変
化よりＢ（λ）を求める方法において、■（λ）の周期
的変化を精確に測定するためには、分光器１１の分解能
をｌ〜２人程程度設定する必要がある。また、例えば、
波長！、Ｏμｍにおいて、波長誤差が０．２％程度あっ
ても、位相が容易に２π変化してしまうため、少なくと
６２×１（Ｉ’程度の波長確度が分光器１１に要求され
る。

一方、被測定用複屈折ファイバー７のコア径は１０μ讃
程度であるために、該ファイバー７内への入射光パワー
はｌ００ｎＷ程度に限られ、これを回折格子を用いた分
光ＺＭＩＩでもって、分解能１八で測定することは不可
能である。

また、回折格子型分光器の波長確度はｌＯ“３ａ度であ
り、これを２桁以上上回る分光器を実現することは非常
に困難である。

以上述べた理由により、波長掃引法によるモード複屈折
率測定法は、原理的には可能であるものの、現実的な手
段にはいたっていない。

ここで、ファイバー長をＬ＝ｌＯＯｃｍとしたが、Ｌ＝
１ｃｍでは位相が２桁小さくなるため、従来の分光器で
Ｂ（λ）の値を高精度に測定することが可能となる。し
かしながら、現実問題としてＬ−ＩＣ１こして、第７図
に示した光学系をセットアツプすることは非常に難しく
、現実的ではない。

この発明は、このような背景の下になされたもので、そ
の目的とするところは、これまでの回折格子型の分光器
では不可能であった、波長掃引型の複屈折ファイバーの
モード複屈折率測定系を、マイケルソン干渉計を用いる
ことによって解決し、複屈折ファイバーの伝送特性の測
定を容易にすることにある。

「問題点を解決するための手段」 上記問題点を解決するために、この発明は、回折格子型
の分光器のかわりにマイケルソン干渉計を用い、干渉計
の一方の反射鏡の移動と共に生じるインターフェログラ
ム（干渉像）に関するデータを利用することを最も主要
な特徴としており、従来の技術とは、任意の波長値に対
する複屈折ファイバーのモード複屈折率を正確に測定可
能となったことが異なる。

さらに詳述すると、この発明は、 （１）スペクトル幅の広い直線偏光により、被測定用複
屈折ファイバーの入射端での偏波を保持するＸとＹの２
つのモードを励起させ、該複屈折ファイバー出射端にお
いてｘ、ｙモードを伝搬した光を偏光子を用いて偏波方
向も一致させて合波したときの、合波光のスペクトルよ
り該複屈折ファイバーのモード複屈折率を測定する方法
において、該複屈折ファイバー出射光をビームスプリッ
タ−と２つの反射鏡より構成されるマイケルソン干渉計
に導き、該干渉計内の一方の反射鏡の移動と共に生じる
干渉フリンジであるインターフェログラムを測定し、測
定結果として得られた２つのインターフェログラムをフ
ーリエ変換し、その比に基づいて、モード複屈折率を求
めることを特徴とする。

また、 （２）スペクトル幅の広い光を発する光源と、該光源か
らの出射光を被測定用複屈折ファイバー内に入射せしめ
、かっ該複屈折ファイバーの出射光を平行ビームとする
ための光学系と、前記複屈折ファイバーの入出射端に設
置した１組の偏光子および検光子と、ビームスプリッタ
−および２つの反射鏡とから成るマイケルソン干渉計と
、該マイケルソン干渉計を通過した該複屈折ファイバー
出射平行ビームを受光し、その出力信号を処理するため
の処理系と、該マイケルソン干渉計の一方の反射鏡を移
動させるための移動系とから構成されることを特徴とす
る。

「作用」 被測定用複屈折ファイバーからの出射光をマイケルソン
干渉計に入射させると、この入射光は、部分され、それ
ぞれ別の光路を伝播した後、合波して干渉する。この場
合、干渉計の一方の反射鏡を移動させていくと、干渉計
内の２つの光路の差Ｑ＝０の原点近傍と、原点かられず
かに離れた点とにインターフェログラムが生じる。これ
ら２つのインターフェログラムをフーリエ変換して、そ
の比をとると、この比の位相項に変化の緩やかな成分が
生じる。この変化の緩やかな位相項の成分からモード複
屈折率を求めることができ、変化が緩やかな分、正確な
値を得ることができる。

また、上記インターフェログラムをフーリエ変換したも
のの比から両モードの損失比を求めることができる。

なお、これらの詳細は、後述する。

「実施例」 第１図は、本発明の第１実施例の構成を示すブロック図
であって、第７図の各部に対応する部分（符号１から９
まで）には、同一の符号を付しである。

第１図において、１４は偏光ビームスプリッタ−付きビ
ームスプリッタ−１１５と１６は直角凹面鏡、１７は光
検出器、１８は波長０．６３２８μ讃の二波長１−１ｅ
−Ｎａレーザー、１９は検光子、２０は光検出器、２１
はトリガー発生回路、２２はＡＤコンバーター、２３は
コンピューターであり、上記構成要素１４，１５．１６
によりマイケルソン干渉計が構成される。

ここで、被測定用複屈折ファイバー７からの出射光２４
は、ビームスプリッタ−１４で部分されて反射と透過し
、それぞれ直角凹面鏡１５．１６で反射した後再びビー
ムスプリッタ−１４で合波される。この合波光が、後述
するインターフェログラムをつくるもので、光検出器１
７で受光され、ＡＤコンバーター２２でデジタル信号に
変換された後、コンピューター２３に送られる。

上記インターフェログラムは、干渉計内の直角凹面鏡１
６の移動（第１図の矢印Ｘ方向への移動）と共に生じる
もので、該インターフェログラムを求める際には、直角
凹面鏡１６の移動を正確に測定し、一定の距離を移動す
るごとのインターフェログラムを測定する必要がある。

二波長・ｌ−１ａ−Ｎｅレーザー１８からの出射光２５
は、この移動距離の測定のために利用されるものである
。

上述した被測定用ビーム２４、移動距離測定用の出射光
２５は、第２図に示した径路を通過する。

第２図に示すとおり、ビームスプリッタ−１４は、偏光
特性のない通常のビームスプリッタ−１４ａと、偏光特
性をもつ２つの偏光ビー１４スプリッター１４ｂ、１４
ｃとから構成されている。すなわち、一対の直角プリズ
ム２６．２７を合わせ、その接合面にＣｒを蒸着してつ
くった、偏光特性のない通常のビームスプリッタ−１４
ａと、直角プリズム２６の両端に形成された切欠部に合
わせられた直角プリズム２８．２９の各接合面に多色膜
をほどこし、Ｐ波を反射しＳ波を通過さ仕るようにした
偏光ビームスプリッタ−＋４ｂ、１４ｃとから構成され
ている。

上述した被測定用ビーム２４は、このビームスプリッタ
−１４の偏光特性のない部分１４ａで部分され、直角凹
面鏡１５．１６で反射された後、再びビームスプリッタ
−１４の偏光特性のない部分１４ａで合波され、光検出
器１７に送られる。

一方、二波長Ｈｅ−Ｎｅレーザー１８からの出射光２５
は、第２図において、紙面に平行、および垂直の偏光面
をもち、それぞれの周波数がｆ、とｒ。

である２つの直線偏光からなり、差周波数ｒ、−ｒ。

＝１ＭＩ−１ｚである。

この出射光２５は、直角プリズム２６内を伝搬した後、
偏光ビームスプリッタ−１４ｂとして作用する直角プリ
ズム２８に入射する。直角プリズム２８は、紙面に垂直
な直線偏光（Ｐ波；周波数ｆ、）は反射する。反射され
たＰ波は、さらに、直角凹面鏡１５で反射されて、再び
直角プリズム２６内を伝搬し、偏光ビームスプリッタ−
１４ｃとして作用する直角プリズム２９で反射される。

一方、出射光２５のうち、紙面に平行な直線偏光（Ｓ波
：周波数ｒｔ）は、偏光ビームスプリッタ−１４ｂとし
て機能する直角プリズム２８を通過して、直角プリズム
２７を伝搬した後、直角凹面鏡１６で反射され、再び直
角プリズム２７を伝搬し、偏光ビームスプリッタ−１４
ｃとして機能する直角プリズム２９を通過し、先のＰ波
と合波する。ここで、Ｐ波とＳ波を、偏光方向も合わせ
て合波させるために、検光子１９の主軸の方向を、Ｐ波
（またはＳ波）に対して４５°方向に設定する。

第２図に示したマイケルソン干渉計の２つの径路、すな
わちＰ波とＳ波の光路差をＱとすれば、Ｐ波とＳ波とは
シ＝ＩＭＩ−Ｔｚの周波数差があるために、光検出器２
０からの出力は、 Ｖ　（ｔ）＝＋　ｃｏｓ（２ｒｒ　ｖ　ｔ　−２ｔｒ　
Ｑ／λ）の形で時間的に変化する。ここで、λはＨｅ−
Ｎｅレーザー波長（＝０．６３２８μｍ）を示す。トリ
ガー発生器２１は、っねにＶ　（ｔ）の位相２πＱ／λ
を計測しており、Ｑがλ／１２０変化するごとにトリガ
ーパルスを発生させ、ＡＤコンバーター２２の外部クロ
ックとしている。すなわち、ＡＤコンバーター２２は、
光検出器１７からの出力であるインターフェログラムを
、λ／１２０の光路差ごとにサンプリングする。ＡＤコ
ンバーター２２に取り込まれた波形は、コンピュータ２
３に送られ、Ｆ　Ｆ　Ｔ　（Ｆ　ａｓｔ　　Ｆ　ｏｕｒ
ｉｅｒ　　Ｔ　ｒａｎｓｒｏｒｍ）などの信号処理が施
される。なお、上記構成要素１７゜２２．２３が処理系
を構成する。

なお、本実施例において、第２図に示したような特殊な
ビームスプリッタ−１４を使用したのは、以下の理由に
よる。

（１）直角凹面鏡１６の移動をモニターするためには、
０．６３２８μｍの波長の光に対して、Ｐ波とＳ波を分
離する、一対の偏光ビームスプリッタ−１４ｂ、１４ｃ
が必要なこと。

（２）偏光ビームスプリッタ−１４ｂ、１４ｃには波長
特性があるため、被測定用ビーム２４に対しては偏光ビ
ームスプリッタ−１４ｂ、１４ｃを通過させないことが
同時に必要となること。

（３）被測定用ビーム２４は、広帯域な光であることか
ら、ビームスプリッタ−１４におけるガラス材料の屈折
率の分散の効果を゛抑えるために、ビームスプリッタ−
１４で２分割された光の、ビームスプリッタ−内の光路
長を同一にする必要があるためである。

第３図は、本実施例によって得られたインターフェログ
ラムの一例を示す。複屈折ファイバー７内を伝搬した広
帯域な被測定用ビーム２４のインターフェログラムは、
第３図に示すように、原点近傍（干渉計内の光路差Ｑ〜
０）と、原点からＬｏ（＝５００μｍ）だけ離れた地点
の２ケ所に生じる。

ここで、原点近傍のメインのインターフェログラムは、
Ｘモード同士、およびｙモード同士の干渉によって生じ
たものである。一方、原点からＬｏだけ離れた地点に生
じるサイドバンドのインターフェログラムは、Ｘモード
とｙモードの相互干渉により生じたものである。なお、
　Ｌｏだけ離れた地点にも、原点に対して対称なインタ
ーフェログラムを生じるが、ここでは問題にしない。

ここで、直角凹面鏡１６の移動距離Ｘ　２　／　ｃ　＝
Ｑ／ｃをτ（ただし、Ｑは光路差、Ｃは光速度）、τ＝
Ｌｏ／ｃを原点にとった場合のサイドバンドのときのイ
ンターフェログラム波形をＶ２（τ）とすれば、各イン
ターフェログラム波形は、■ばて）および、■２（τ−
り。／　ｃ　）と表現される。よって、それぞれの波形
のフーリエ変換は、Ｆ２（ν）、および（ｅｘｐ（２ｒ
ｒ　ｉｖ　Ｌｏ／　ｃ　）　）　Ｆ２（ν）となる。

ただし、νは、被測定用ビーム２４の周波数である。

被測定用複屈折ファイバー７内のモード間の複屈折率の
波長分散等の影響により、インターフェログラムのフー
リエ変換項Ｆ２（ν）の位相スペクトルも複雑に変化す
る。

Ｆ　２（ν）＝　ｌ　　Ｆ’　２（ν）　ｌ　ｅｘｐｊ
φｔＣＶ　）Ｆ２（ν）＝　ｌ　　Ｆ　＋（ν）　ｌ　
ｅｘｐｊφ＋（ν）・・−（８ａ）とすれば、光検出７
Ａ１７からの出力は、ｌ　ＩＦ　＋１ｅｘｐｊφ２（ν
） ＋　ＩＦ　ｇ（ν］ｅｘｐｊφｔｃｖ　）ｅｘｐ２　ｔ
ｒ　：ｖ　Ｌ　ｏ／　ｃ　ｌ　”＝ｌＦ＋（ν）ｌ”＋
ｌＦばν）１２ ＋　２　ＩＦ　２（ν］ｌＦ２（ν）ＩＸ　ｃｏｓ（２
ｒｒ　ｖ　Ｌ　ｏ／　ｃ＋φ２（ν）−φハシ））・・
・・・・　（８） となる。

前述した（３）式と（８）式の位相項の００ｇ中の式を
比較することにより、 ２πνＢ（ν）Ｌ／ｃ ＝２πνＬｏ／ｃ＋φバν）−φＩ（ν）＝２πνＬ、
／ｃ＋φ（ν）　　　・・・・・・　（９）となる。

ただし、φバν）−φ２（ν）＝φ（ν）とおいた。

また２（３）式において、Ｚ＝Ｌ、　λ＝ｃ／νとおい
た。なお、Ｌは、被測定用ファイバー７のファイバー長
を示す。

（９）式より、位相項φ（ν）＝φバν）−φ１（ν）
を求めることにより、各周波数νに対するモード複屈折
率Ｂ（ν）の値を求めることができる。位相項φ（ν）
＝φ２（ν）−φ１（ν）は、各インターフェログラム
のフーリエ変換項Ｆ２（ν）とＦＩ（ν）ノ比、Ｆ２（
ν）／ＦＩ（ν） ＝　ｌ　Ｆ　２（ν）／　Ｆ　＋（ν）　ｌ　ｅｘｐｊ
［φ２（ν）−φ２（ν）］・・・・・・（９ａ） の位相項として求めることができる。

位相項φ（ν）＝φｆ（ν）−φ２（ν）を求めると、
一般には、位相項に不確定な２ｎπ（ｎ：整数）の因子
が加わる。これは、先に述べた磁気法で特定の周波数ν
。においてモード複屈折率Ｂを求めておけば２（９）式
よりｎを特定できることになる。具体的には、次のよう
になる。

まず２（９）式を変形すると次の式が得られる。

Ｂ（ν）　−Ｌ　ｏ　／　Ｌ　＋　ｃφ（ν）／２πν
Ｌこの式に、特定の周波数ν。において求めたモード複
屈折率Ｂ（ν０）を代入すると、 Ｂ（νｏ）　−Ｌ　ｏ／　Ｌ　＋　ｃφ（Ｌ／　ｏ）／
　２　ｒｒ　ｖ　ｏＬが得られる。これら２式の差をと
ると、Ｂ（ν）＝Ｂ（ν０） ＋ｃ（φ（ν）／ν−φ（ν０）／ν０）／２πＬ・・
・・・・（９ｂ） となる。よって、この式により、任愈の周波数νにおけ
るモード複屈折率Ｂ（ν）を求めることができる。

従来の技術の説明で示した通り２（８）式の位相項は周
波数νと共に急激に変化するが、この原因は主に偏波分
散の影響、すなわち２πνＬｌｌ／Ｃによるものである
。しかしながら、本測定においては、メインおよびサイ
ドバンドのインターフェログラムをそれぞれ独立に測定
し、これをフーリエ変換するだけで、周波数νに対して
なめらかに変化する位相項φ（ν）−φ２（ν）−φｌ
（ν）を求めることができる。

この点につき、数（六例で説明する。（９）式中の全位
相項 ２πνＢ（ν）Ｌ／ｃ＝２πＢ（λ）Ｌ／λは、波長λ
＝１．０μｍ、　Ｂ（λ）＝５Ｘ１０−’、Ｌ＝１００
ｃｍのときに１０００πとなり、波長λ＝２．０μｍ％
［３（λ）＝４．７ＸＩＯ−’のときに４７０πとなる
。よって、波長域１．０〜２．０μｍにおける位相変化
量は、５３０πとなる。

この全位相変化量において２（９）式の第１項２πｖｔ
、ｏ／ｃの値は、１０００π（λ＝１．０μｍ）から５
００π（λ−２，０μｍ）まで、５００π変化するのに
対して２（９）式の第２項φ、−φ１の値は、３０π（
＝５３０π−５００π）変化するのにとどまる。したが
って２（９）式の第２項の変化量は、第１項の変化量の
６％程度となる。

この結果、回折型分光器を用いたときに要求される波長
分解能および波長確度は、マイケルソン干渉計を用いた
本実施例によれば、少なくとも１桁低くてもよい。

第４図は、第３図に示したインターフェログラムより本
実施例の方法で求めたモード複屈折率の波長依ｑ性を示
す。ここで、値ｎの較正は、λ。＝０．８３μｍで行な
った。

本実施例で得られた波長λ。＝１．３μｍ１およびλ。

＝１．５２μｍでのモード複屈折率の値と、レーザー光
を利用して磁気法により求めた値とは、±２％以内の精
度で一致した。

次に、偏波を保持するＸとｙのモードの伝搬損失をｅｘ
ｐ（−ｐ　ｘＬ）とｅｘｐ（−ｐ　ｙＬ　）、フーリエ
変換項Ｆ　＋（ν）、　Ｆ　２（ν）ノ位ｍ項ヲ７’＋
（ν）、Ｔ’２（ν）とすれば、メインのインターフェ
ログラムのフーリエ変換項は、Ｘモード同士、およびｙ
モード同士の干渉によりつくられることから、 Ｆ　＋（ν）＝　（１３ＸＰ（−ｐ　ｘＬ）＋ｏｘｐ（
−ρｙＬ））’Ｆ２（ν）となる。一方、サイドバンド
のインターフェログラムは、Ｘモードとｙモードとの相
互干渉によりつくられることから、 Ｆ　ｓ（ν　）＝［ｅｘｐ（−（ρ　ｘＬ＋　　ρｙＬ
）／２）コＰ２（ν　）となる。したがって、これらの
比は、 Ｆｆ（ν）／Ｆｌ（ν） ＝　［ｅｘｐ（（ρｙ　−ｐ　ｘ）Ｌ　／２）／　（１
＋　ｅｘｐ（ρｙ　−ｐ　ｘ）Ｌ　）］ｘ　ｅｘｐｊ　
（φ２（ν）−φ１（ν））　　・・・・・・（ｌＯ）
となる。

このため、周波数νにおけるフーリエ変換項の比Ｆ２（
ν）／Ｆ’２（ν）の包絡線を求めることにより、ｅｘ
ｐ（（ρｙ−ρｘ）Ｌ／　２）／（１＋ｅｘｐ（ρｙ−
ρｘ）Ｉ、）が求まり、従って、モード間の損失の比ｅ
ｘｐ（ρｙ−ρｘ）Ｌ を求めることが可能となる。

第５図は、モード間の損失比の波長依存性である。波長
λ。＝１．３μｍおよび１．５μｍにおける損失比は、
レーザー光で求めた値と±ｌＯ％以内で一致した。

第６図は、本発明の第２の実施例の構成を示すブロック
図である。図において、３０はマルチモードファイバー
である。光学系は第１の実施例と同一であるが、被測定
用ファイバー７への白色光の入出射のための光学系と、
マイケルソン干渉計とをマルチモードファイバー３０で
光学的に接続した点が異なる。

第１の実施例においては、被測定用ファイバー７を交換
するたびごとに、マイケルソン干渉計につき光学的アラ
インメントを取る必要がある。すなわち、被測定用ファ
イバー７からの出射光がマイケルソン干渉計に的確に入
射され、良好なインターフェログラムが得られるように
調整しなければならない。この作業は実に繁雑で手間の
かかる仕事である。

しかるに、ファイバー３０を使用することにより、干渉
計のアラインメントは１回のみで後は不要となる。なぜ
ならば、被測定用ファイバー７からの出射光をファイバ
ー３０内に入射させるだけで、干渉計の方は無調整で済
むからである。この被測定用ファイバー７からの出射光
を干渉計に入射さＵ゛る作業は、干渉計のアラインメン
トと比較して容易なため、繁雑な作業から解放されると
いう利点が得られる。なお、ファイバー３０としては、
コア径の太いマルチモードファイバーを使用した方が、
接続が容易であるが、単一モードファイバーでも使用す
ることができる。

「発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、レーザー光といった
単色光を用いずに、広帯域なスペクトルを有する白色光
源などにより、任意波長におけるモード複屈折率を高精
度に測定できる。これにより、複屈折ファイバーの伝送
特性を容易に求めることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の要部の構成を示す図、第３図は本実
施例によって得られたインターフェログラムの波形図、
第４図は本実施例によって得られたモード複屈折率の波
長依存性を示すグラフ、第５図は本実施例によって得ら
れたモード間の損失比の波長依存性を示すグラフ、第６
図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック図、第７
図は従来の装置を説明するためのブロック図である。 １・・・・・・白色光源、２・・・・・・集光レンズ、
３・・・・・・アパーチャー、４・・・・・・コリメー
トレンズ、５・・・・・・偏光子、６．８・・・・・・
対物レンズ、７・・・・・・被測定用曳屈折ファイバー
、９・・・・・・検光子、１０・・・・・・集光レンズ
、１１・・・・・・分光器、１２・・・・・・光検出器
、１３・・・・・・レコーダー、ｌ４・・・・・・ビー
ムスプリッタ−１１４ａ・・・・・・偏光特性のないビ
ームスプリッタ−１１４ｂ、１４ｃ・・・・・・偏光ビ
ームスプリッタ−１１５，１６・・・・・・直角凹面鏡
、１７・・・・・・光検出器、１８・・・・・・二波長
Ｈｅ−Ｎａレーザー、１９・・・・・・検光子、２０・
・・・・・光検出器、２１・・・・・・トリガー発生回
路、 ２２・・・・・・ＡＤコンバーター、 ２３・・・・・・コンピューター、 ２４・・・・・・被測定用複屈折ファイバーからの被測
定用ビーム、 ２５・・・・・・二波長Ｈｅ−Ｎｅの出力レーザー光、
２６．２７，２８．２９・・・・・・直角プリズム、３
０・・・・・・マルチモードファイバー。 出願人　　日本電信電話株式会社 モード間り撰矢几

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）スペクトル幅の広い直線偏光により、被測定用複
   屈折ファイバーの入射端での偏波を保持するｘとｙの２
   つのモードを励起させ、該複屈折ファイバー出射端にお
   いてｘ、ｙモードを伝搬した光を偏光子を用いて偏波方
   向も一致させて合波したときの、合波光のスペクトルよ
   り該複屈折ファイバーのモード屈折率を測定する方法に
   おいて、該複屈折ファイバー出射光をビームスプリッタ
   ーと２つの反射鏡より構成されるマイケルソン干渉計に
   導き、該干渉計内の一方の反射鏡の移動と共に生じる干
   渉フリンジであるインターフェログラムを測定し、測定
   結果として得られた２つのインターフェログラムをフー
   リエ変換し、その比に基づいて、モード複屈折率を求め
   ることを特徴とする複屈折ファイバーのモード複屈折率
   測定方法。
2. （２）前記干渉計内の反射鏡の移動と共に、干渉計内の
   ２つの光路長が等しくなる該反射鏡の原点付近で生じる
   メインのインターフェログラムと、該複屈折ファイバー
   の偏波分散により原点より離れた地点に生じるサイドパ
   ッドのインターフェログラムをそれぞれ測定し、各イン
   ターフェログラムをフリーエ変換して得られる関数Ｆ＿
   １（ν）およびＦ＿２（ν）の比Ｆ＿２（ν）／Ｆ＿１
   （ν）の位相項φ（ν）を測定し、この位相項と、ある
   一点の周波数ν＿０において求めたモード複屈折率Ｂ（
   ν＿０）の値より、任意の周波数νにおけるモード複屈
   折率Ｂ（ν）をＢ（ν） ＝Ｂ（ν＿０）＋ｃ｛φ（ν）／ν−φ（ν＿０）／ν
   ｝／２πＬ（ここで、ｃは光速度、Ｌは該複屈折ファイ
   バー長、φ（ν＿０）は位相項φ（ν）のν＿０におけ
   る値）の式より求めることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の複屈折ファイバーのモード複屈折率測定方
   法。
3. （３）前記干渉計内の反射鏡の移動と共に、干渉計内の
   ２つの光路長が等しくなる該反射鏡の原点付近で生じる
   インターフェログラムと、該複屈折ファイバーの偏波分
   散により原点より離れた地点に生じるサイドバンドのイ
   ンターフェログラムをそれぞれ測定し、各インターフェ
   ログラムをフーリエ変換して得られる関数Ｆ＿１（ν）
   とＦ＿２（ν）の比Ｆ＿２（ν）／Ｆ＿１（ν）の絶対
   値｜Ｆ＿２（ν）／Ｆ＿１（ν）｜が、 ｅｘｐ｛（ρｙ−ρｘ）Ｌ／２｝／｛１＋ｅｘｐ（ρｙ
   −ρｘ）Ｌ｝ （ｅｘｐρｘＬ、ｅｘｐρｙＬはファイバー長Ｌにおけ
   る偏波を保持するｘとｙの２つのモードの各単位光パワ
   ーあたりの損失量を示す）に比例することから、この関
   係よりｘとｙモードの損失比を求めることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の複屈折ファイバーのモード
   複屈折率測定方法。
4. （４）スペクトル幅の広い光を発する光源と、該光源か
   らの出射光を被測定用複屈折ファイバー内に入射せしめ
   、かつ該複屈折ファイバーの出射光を平行ビームとする
   ための光学系と、前記複屈折ファイバーの入出射端に設
   置した１組の偏光子および検光子と、ビームスプリッタ
   ーおよび２つの反射鏡とから成るマイケルソン干渉計と
   、該マイケルソン干渉計を通過した該複屈折ファイバー
   出射平行ビームを受光し、その出力信号を処理するため
   の処理系と、該マイケルソン干渉計の一方の反射鏡を移
   動させるための移動系とから構成されることを特徴とす
   る複屈折ファイバーのモード複屈折率測定装置。
5. （５）前記被測定用複屈折ファイバーからの出射ビーム
   を前記マイケルソン干渉計に入射させるための単一モー
   ド、あるいはマルチモード光ファイバーを設置したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の複屈折ファイ
   バーのモード複屈折率測定装置。
6. （６）周波数がわずかに異なり、かつ、互いに直交した
   直線偏光を出射する二波長レーザー光源と、偏光特性を
   有さないビームスプリッターの機能および、互いに直交
   する２つの直線偏光を一方は反射させ他方は通過せしむ
   る偏光ビームスプリッターの機能を有するビームスプリ
   ッターと、該二波長レーザー光を該ビームスプリッター
   内の偏光ビームスプリッター部に入射せしめるための光
   学系と、該偏光ビームスプリッター部で偏光状態により
   二分され、その後該反射鏡で反射された後に該偏光ビー
   ムスプリッターで合波された光を検出するための受光部
   と、該受光部からの出力で、二波長レーザー光の周波数
   差に相当する周波数の信号の位相を検波することにより
   、該マイケルソン干渉計内の移動する反射鏡の移動量を
   測定し、一定の距離を移動するごとにパルスを発し、各
   パルスごとに前記複屈折ファイバー出射平行ビームの受
   光出力を検出する電気系とを具備することを特徴とする
   特許請求の範囲第４項、または第５項記載の複屈折ファ
   イバーのモード複屈折率測定装置。